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《哈尔滨工程大学》 2010年
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套装式助力机器人控制方法的研究

陆露  
【摘要】:对于机器人的控制系统,控制算法是当今主要的研究热点,一个合适的控制算法对机器人的性能至关重要。本文针对套装式助力机器人的特点,设计了两种不同的控制算法,并通过仿真和实验对这两种控制算法的效果进行了比较。 本文首先介绍了套装式助力机器人的发展概况和机器人控制中几种常用的控制算法:如PID控制、阻抗控制、力/位控制、模糊控制和鲁棒控制。套装式助力机器人的任务目标是为年老体弱者提供助行帮助,我们设计了机器人的总体方案,选择了PD控制和模糊PD控制作为机器人的控制系统。 对套装式助力机器人进行了运动学和动力学分析,分别建立了运动学和动力学方程,并基于SimMechanics建立了机器人的动力学模型,通过动力学仿真得到了驱动力矩与机器人的关节转角和角速度之间的关系。 基于MATLAB/Simulink建立了套装式助力机器人的控制模型,采用PD控制器实现对机器人的位置控制,并进行了误差分析。根据生物力学知识,建立了人体下肢的骨骼肌肉模型,进行了机器人带负载的控制仿真,使仿真结果与实际情况更加接近。 基于模糊理论设计了模糊PD控制器,在相同的情况下应用模糊PD控制器对套装式助力机器人进行了位置控制仿真及误差分析。 基于dSPACE搭建了系统的半实物仿真平台,实现两种控制算法对机器人的轨迹控制。实验结果表明,所设计的模糊控PD制器对系统的控制效果好于PD控制器。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP242

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